CN216767344U - 一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，包括上接头、外中心管、中心管、压缩式胶筒、阀座、上端启动活塞、下端启动活塞、上胶筒套、扩张式胶筒、上胶筒套、下接头。所述中心管的一端与上接头螺接，其另一端与下接头螺接，该中心管的外壁上设有3个进液孔，所述扩张式胶筒外设有上胶筒套、下胶筒套与胶筒座构成扩张式胶筒总成，所述外中心管外壁设有3个压缩式胶筒，胶筒间由2个隔环隔开和最下端设有底垫，构成压缩式胶筒总成，所述中心管由中间的凸台分为两段，上半段、下半段均与阀座形成环形空腔，空腔内均置有启动活塞。同时阀座上端与中心管外壁间设有锁环与锁环套，阀座下端与中心管外壁设有单向阀总成。本实用新型结构简单、下放容易、可解封、承压能力和密封效果好。

Description

一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器

技术领域

本实用新型涉及油气田裸眼水平井多段压裂技术领域，具体涉及一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器。

背景技术

非常规油气藏和低渗透性油气藏成为了勘探开采的主要目标，水平井裸眼完井分段压裂是重要的增产措施之一。其中裸眼封隔器是水平井裸眼分段压裂技术中常用的井下工具之一，通过机械封隔和密封作用，保障各种井下工艺措施顺利进行。

目前，裸眼封隔器主要是单独的压缩式或者扩张式两种裸眼封隔器，其中压缩式裸眼封隔器指弹性密封元件在液压力或者外部机械力作用下产生轴向载荷压缩胶筒，使胶筒径向凸起挤压套管壁来进行密封，具有承压高的特点，但现有的压缩式封隔器通常为永久式坐封，影响后期二次改造；而扩张式裸眼封隔器指密封元件在高压液体作用下径向扩张，胶筒贴紧套管壁，具有坐封范围广能更好的适应不规则的裸眼段的特点，但现有扩张式裸眼封隔器在封堵时抗高温、抗高压能力较差。

因此，针对可解封裸眼封隔器整体结构研究较少、大多是单组胶筒结构且现有的裸眼封隔器通常为永久式坐封等现状，迫切需要研制出一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，同时具有压缩式胶筒和扩张式胶筒裸眼封隔器的优点，这对于提高钻井开采的效率、降低开采成本有着重要的现实意义。

发明内容

本实用新型目的是为了克服市场现有裸眼封隔器产品技术的不足，提供一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，该封隔器结构为压缩式与扩张式结合的复合式裸眼封隔器，提高了裸眼封隔器在裸眼井内径不规范工况下抗高温、抗高压差能力、密封效果等，同时可以实现解封。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，主要由上接头、下接头、中心管、外中心管、压缩式胶筒、扩张式胶筒、卸压凹槽、进液孔、解封销钉和卡簧套等组成。所述外中心管上端与上接头连接，外中心管下端与卡簧承载套螺纹连接固定。所述中心管为一长中心管，中段有凸台，两边外壁各有一个进液孔，下端设有卸压凹槽，中心管一端与上接头螺接，其另一端与下接头螺接，中心管外设有外中心管、压缩式胶筒、上胶筒、阀座、扩张式胶筒、上胶筒套、下胶筒套，分别与中心管形成两段环形空腔，可以填充液体。

在上述技术方案中：所述中心管外壁靠近上接头一端设有压缩式胶筒，所述压缩式胶筒分为三个，每个胶筒间有隔环隔开，胶筒最下端设有底垫。

在上述技术方案中：所述阀座下端设有用于流通油液的液流孔，上端连接压缩式胶筒的底垫，下端连接扩张式胶筒的上胶筒套，中心管上端与阀座上端形成环形空腔，该空腔内置有上端启动活塞，上端启动活塞通过上端坐封销钉固定在中心管上，上端启动活塞左侧与锁环套相连，锁环套内部从上到下依次设有卡簧承载套、卡簧套、锁环，其中卡簧承载套与卡簧套相连，中间设有锁块，卡簧套上设有6个卡簧，卡簧套与锁环套间设有锁环；中心管与阀座下端之间也形成环形空腔，阀座通过“O”型密封中心管，该空腔内设有下端启动活塞，阀座的最下端与锥阀相接触，锥阀一端连接圆柱弹簧，弹簧另一端与上胶筒套连接，上胶筒套上设有液流孔，中心管下端外壁上设有长胶筒，长胶筒一端与上胶筒套连接，另一端连接下胶筒套。

在上述技术方案中：所述上端启动活塞、下端启动活塞均与中心管的密封配合面间设有密封件，优选地，密封件采用“O”型密封圈，能够有效防止液体介质外漏，提高密封性能。

本实用新型优点：采用压缩式胶筒与扩张式胶筒复合式设计，提高了承压能力和密封效果，缩短了整体长度，易于下放；采用液压坐封和上提解封，操作简单且可靠性强。

附图说明

图1是本实用新型一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器的半剖面结构示意图；

图2是封隔器中的上接头、压缩式胶筒总成与上端启动活塞的连接结构；

图3是封隔器中的下接头、扩张式胶筒总成与单向阀总成的连接结构；

图4是图1(A—A)剖视图；

图5是图1(B—B)剖视图。

图中：1.上接头，2.中心管，3.外中心管，4.压缩式胶筒，5.隔环，6.底垫，7.卡簧承载套， 8.卡簧套，9.卡簧，10.锁块，11.锁环套，12.锁环，13.上端坐封销钉，14.上端启动活塞，15. 阀座，16.上端进液孔，17.解封销钉，18.中间进液孔，19.活塞导流孔20.下端启动活塞，21. 下端进液孔，22.下端坐封销钉，23.锥阀，24.圆柱弹簧，25.上胶筒套，26.上胶筒座，27.扩张式胶筒，28.胶筒座导流孔，29.下胶筒套，30.卸压凹槽，31.下接头。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型是一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，主要包括上接头1、外中心管3、压缩式胶筒4、中心管2、锁环套11、卡簧9、解封销钉17、阀座15、上胶筒套25、扩张式胶筒27、下胶筒套29、下接头31组成。

所述中心管2为一空心长管，中间有一凸台，将其分为上下两段，中心管2最上端与上接头1螺纹连接，其另一端与下接头31螺纹连接，该中心管2外壁设有上端进液孔16、中间进液孔18、下端进液孔21，下端设有卸压凹槽30，并且外壁套有外中心管3，所述外中心管3上端与上接头1相连，下端与卡簧承载套7螺纹连接固定，其外壁套有三个压缩式胶筒 4，胶筒之间用两个隔环5隔开，所述压缩式胶筒4下端设有底垫6与锁环套11，所述截面近似L型的锁环套11内部从上到下依次设有卡簧承载套7、卡簧套8和锁环12，所述卡簧承载套7最下端设有锁环12，所述锁环12下端设有上端启动活塞14，所述卡簧套8与卡簧承载套7间上设有截面近似直角梯形的锁块10，所述卡簧承载套8上嵌有六个卡簧9并且每个卡簧9与卡簧套8间留有空隙，其中锁环12锁住锁环套11，使得封隔器在坐封过程中压缩式胶筒4推不动锁环套11，防止卸压后锁环套11与底垫6下移，坐封失效，所述锁块10与卡簧9均为直角梯形结构，所述锁环套11外壁设有阀座15上端径向截面如图4所示，阀座 15与中心管2凸台通过解封销钉17相连并形成上下两个环形空腔，上端空腔内设有上端启动活塞14与上端进液孔16，下端空腔内设有下端启动活塞20、中间进液孔18与下端进液孔 21，所述阀座15下端径向截面如图3所示，径向分布有三个流体通道，其下端设有锥阀23 与圆柱弹簧24，形成单向阀总成，锥阀23和圆柱弹簧24在无液压时圆柱弹簧24将锥阀23 压在关闭状态，即弹簧初始是压缩状态，给锥阀一个初始推力，使得单向阀总成处于关闭状态。所述单向阀总成包括包括阀座15、锥阀23、圆柱弹簧24、上胶筒套25、中心管2，其中阀座15、中心管2与截面近似T型的上胶筒套25上端形成环形空腔，空腔内置有圆柱弹簧24抵住锥阀23，高压油液推动圆柱弹簧24可以实现油液单向流动。所述圆柱弹簧24一端连接在上胶筒套25上，另一端连接锥阀23，圆柱弹簧24初始为压缩状态，将锥阀23顶在阀座15上，堵住油液通道，所述单向阀总成连接扩张式胶筒总成。

在上述技术方案中，单向阀总成的设计，防止高压流体从下胶筒总成的锥阀23密封空间中回流到中心管2，即使压力骤增的时候也难以通过单向阀总成进入阀座15与中心管2之间的环形空腔内。

在上述技术方案中，所述锁环12为直角梯形结构，且其外壁设有30°的锯齿螺纹，其斜面的倾斜角为20°，锁环12上的30°锯齿螺纹与锁环套11上的30°锯齿螺纹啮合，能够锁住封隔器的坐封状态。

在上述技术方案中，所述下胶筒总成包括从内到外设置的中心管2、扩张式胶筒27，中间留有高压流体通道，所述扩张式胶筒27的两端为收缩的斜面，且胶筒的两端均设有胶筒座，胶筒座外设有胶筒套，所述下胶筒套29与中心管2间通过“O”型密封圈密封，所述上胶筒套25上端与阀座15螺接，下端与上胶筒座26连接，下胶筒总成扩张坐封时，扩张式胶筒27在高压液体作用下径向扩张。

在上述技术方案中，所述压缩式胶筒总成包括从内到外设置的中心管2、外中心管3、三个压缩式胶筒4，两个隔环5、一个底垫6，所述压缩式胶筒4两端有45°的倒角斜面，三个压缩式胶筒4由两个隔环5隔开，最下端设有底垫6与阀座15相连，压缩式胶筒总成膨胀坐封时，其在轴向上的长度锁环套11受到上端启动活塞14的压力压缩，从而压缩式胶筒总成下端的锁环套11顶住底垫6。

本实用新型一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，在具体应用时，如图1所示，封隔器上接头1与油管相连，随管柱下放到井的指定位置，通过中心管2向井内打压。

压缩式在坐封过程中，高压流体从上端进液孔16进入环形空腔中，在压差作用下推动上端启动活塞14剪断上端坐封销钉13，上端启动活塞14推动锁环套11向上移动，锁环套11 推动底垫6挤压缩式胶筒4实现坐封，此时锁环12、卡簧9均锁死。卡簧套8与卡簧承载套 7通过锁块10限制移动，防止卸压后锁环套11和底垫6下移、胶筒4回缩、坐封失效。扩张式胶筒坐封过程：高压流体从中间进液孔18进入环形空腔中推动下端启动活塞20剪断下端坐封销钉22，下端启动活塞20下行抵住阀座15，下端进液孔21与活塞导流孔19重合，流体进入环形空腔中，当液流压力大于圆柱弹簧24压住锥阀23的压力时，锥阀23会被高压流体推开，液流通过单向阀总成进入到扩张式胶筒27环形空腔，将下胶筒总成充满液体进而使扩张式胶筒27膨胀产生径向变形，紧贴井壁完成密封；撤去压力后单向阀总成在圆柱弹簧 24和液体压力作用下完成密封，确保胶筒内不泄压，维持坐封状态。

解封过程分为两个阶段，剪切解封销钉阶段：上提管柱，上接头1带动中心管2上移，上下胶筒与井壁的摩擦力作用，剪断解封销钉17，此阶段，卡簧9、卡簧套8通过卡簧承载套7、锁块10仍固定在外中心管3上，压缩式胶筒4和扩张式胶筒27均未解封；压缩式胶筒4和扩张式胶筒27解封阶段：继续上提管柱，上接头1带动中心管2继续上移，锁块10 失去支撑落入中心管2的卸载凹槽处，卡簧9和卡簧套8失去约束力，压缩式胶筒4不受挤压，解封完成；同时扩张式胶筒27内腔通过卸压凹槽30与外部导通，扩张式胶筒27泄压回缩解封。

以上所述仅表达了本实用新型示意性的具体实施方式，并不能因此而理解为本实用新型的范围限制。对本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，所作出的若干的变化和修改，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，主要包括上接头(1)、下接头(31)、外中心管(3)、压缩式胶筒(4)、底垫(6)、中心管(2)、阀座(15)、扩张式胶筒(27)，其特征是：所述中心管(2)为一空心长管，中间有一凸台，将其分为上下两段，中心管(2)最上端与上接头(1)螺纹连接，其另一端与下接头(31)螺纹连接，中心管(2)的外壁设有上端进液孔(16)、中间进液孔(18)、下端进液孔(21)，下端设有卸压凹槽(30)，并且外壁套有外中心管(3)；所述上接头(1)与外中心管(3)上端相连；所述外中心管(3)套有3个压缩式胶筒(4)，胶筒之间用2个隔环(5)隔开；所述外中心管(3)下端与卡簧承载套(7)螺纹连接固定；所述底垫(6)连接有截面为L型的锁环套(11)，锁环套(11)内设有锁环(12)；所述锁环(12)下端设有上端启动活塞(14)；所述锁环套(11)外壁设有阀座(15)；所述中心管(2)凸台通过解封销钉(17)与阀座(15)相连；所述上端启动活塞(14)设在阀座(15)上端与中心管(2)上半段形成的环形空腔中；所述阀座(15)下端与中心管(2)下半段也形成环形空腔，空腔内设有下端启动活塞(20)，所述阀座(15)最下端连接有锥阀(23)与圆柱弹簧(24)，共同构成单向阀总成，单向阀总成连接扩张式胶筒总成。

2.根据权利要求1所述的一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述锁环(12)为直角梯形结构，且其外壁设有30°的锯齿螺纹，其斜面的倾斜角为20°。

3.根据权利要求1所述的一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，其特征在于：所述压缩式胶筒总成包括从内到外设置的外中心管(3)、3个压缩式胶筒(4)、2个隔环(5)、1个底垫(6)，所述压缩式胶筒(4)两端有45°的倒角斜面，3个压缩式胶筒(4)由2个隔环(5)隔开，最下端设有底垫(6)。

4.根据权利要求1所述的一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，其特征在于：所述扩张式胶筒总成包括从上到下设置的上胶筒套(25)、上胶筒座(26)、扩张式胶筒(27)、下胶筒套(29)，所述扩张式胶筒(27)的两端为收缩的斜面，且两端设有胶筒座，外壁设有胶筒套，同时扩张式胶筒(27)与中心管(2)间留有液流通道。

5.根据权利要求1所述的一种可解封复合式胶筒裸眼封隔器，其特征在于：所述单向阀总成包括阀座(15)、锥阀(23)、圆柱弹簧(24)、上胶筒套(25)、中心管(2)，阀座(15)、中心管(2)与截面近似T型的上胶筒套(25)上端形成环形空腔，锥阀(23)与圆柱弹簧(24)置于该环形空腔，所述圆柱弹簧(24)一端连接在上胶筒套(25)上，另一端连接锥阀(23)，圆柱弹簧(24)初始为压缩状态，将锥阀(23)顶在阀座(15)上，堵住油液通道，所述单向阀总成可以控制高压流体的单向流动。

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